JPS5936920Y2 - 太陽電池装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数個の太陽電池素子が直列接続されてなる太
陽電池装置に関し、出力の低下を防止し且つ太陽電池素
子の過負荷による破壊を防止することを目的とするもの
で゛ある。

一般に１枚のシリコン太陽電池素子から得られる電力と
光エネルギーの関係は、電流値が素子面積及び照射され
た光コネルギー強度に比例するのに対して、電圧値は光
エネルギー強度に影響されることなくほぼ０．４〜０．
６■のある限られた範囲の値として得られる。

従って発電装置として太陽電池素子を利用する場合、出
力したい起電力に応じて数個の太陽電池素子を直列及び
並列に結線し、負荷の動作点が最適動作点となるように
設計されている。

第１図は一列に１５個の直列接続された太陽電池素子列
が、２５列並列接続されて１５ Ｘ ２５のマドノック
ス状に配列された太陽電池装置の等価回路図で、第２図
はその電圧・電流特性を示している。

ここで太陽電池素子は上述のように電圧値がほぼ一定範
囲内の値で出力されるのに対して電流値は照射光のエネ
ルギー強度に比例するため、照射光を集光器を介して集
光し、該集光された光を照射することによって、同程度
の起電力を少ない太陽電池素子で取り出すことが可能に
なる、即ち第１図の１５ Ｘ ２５個の素子からなる太
陽電池装置に対して、１５個の素子−列から戒る太陽電
池装置に、照射される光エネルギーの強度を２５倍に高
めることによって両太陽電池装置で同程度の起電力を得
ることができる。

上記のかうに光エネルギーの密度を高めるために一般に
集光器が利用されるが、該集光器はレンズ、鏡等の光学
装置を組み込んだ構造のもので、太陽電池装置を構成す
る各太陽電池素子列々に均一な光が照射されることが望
ましい。

しかし実際においては集光器の特性によって入射される
光エネルギーの分布が不均一になったり、著しい場合に
は一部の太陽電池素子に光の遮蔽が生じることもある。

またこのような光の遮蔽は集光器の特性のみならず、太
陽光線を追尾する動作方式や、装置の受光面に付着した
汚染物によっても起り得る。

上記のような集光器によって集光された光が入射される
太陽電池装置において、例え（よ゛直列接続された一列
の太陽電池素子の内１個の素子に光遮断が生じた場合、
出力される電圧・電流特性は第３図のように低下する。

即ち同図で曲線Ａは全く光遮断がなく全素子にほぼ均一
に光が照射されている場合を示し、曲線Ｂは１個の素子
に照射さ力る光強度が半減した場合を示し、更に曲線Ｃ
は１個の素子に照射される光が遮断された場合の各膜性
を示している。

尚同図で曲線Ａ′は、第１図に汗す如く集光器を利用せ
ずに構成された太陽電池装置において装置内の１個の太
陽電池素子が光速けされた場合の電圧・電流特性を示し
ている。

直斜りは負荷線で、該負荷線りと上記各曲線Ａ、 Ｂ。

Ｃ及びＡ′との各交点が夫々の起電力状態での製作点と
なる。

図から明らかなように特に集光型力陽電池装置において
は各太陽電池素子に入射される光の強度が予め強められ
ているため光の強度によって出力は極めて重大な影響を
受ける。

本考案は、複数の太陽電池素子に入射される究の強度を
現実問題として均一にすることが困難なことに鑑みてな
されたもので、簡単な構成を付方［するのみで、出力の
低下を防ぎ且つ過負荷による破損を防止した太陽電池装
置を提供するものである。

次に実施例を挙げて本考案を詳細に説明する。

第４図において１，２・・・１５は夫々シリコン太陽電
池素子を示す等価回路図で、各太陽電池は直列接続され
て両端に位置する素子電極がら出力が導出される。

上記太陽電池素子列の全太陽電池素子、或いは特に集光
器や素子の配置条件等によって入射される光強度が他の
素子に比べて著しく低下する惧れのある素子（例えば集
光器がらの投射光の周辺部に位置する素子等）に並列に
バイパスダイオードＩＤ、２Ｄ・・・１５Ｄを接続して
太陽電池素子装置ＳＢを構成する。

本実施例では全素子に並列にバイパスダイオードが結線
されている。

上記バイパスダイオードＩＤ、２Ｄ・・・１５Ｄは従来
公知の整流素子を利用し得るが、よりすぐれた出力特性
を得るためには順電圧降下（ＶＦ）の小さい整流素子を
使用することが好ましく、順電圧降下の小さいダイオー
ドの正側と太陽電池素子の負側か、またダイオードの負
側と太陽電池素子の正側が結線される。

次に第５図を用いて、１５個の太陽電池素子が直列に接
続されると共に、各素子にバイパスダイオードが並列接
続されてなる上記構造の太陽電池装置に、集光器を介し
て２５倍の集光された太陽光を照射する場合の動作特性
を説明する。

同図に於て曲線Ｅは１５個の全太陽電池素子に均一に２
５太陽光強度の光が照射されている場合の電圧・電流関
係を示し、曲線Ｆは１５個の太陽電池素子の内１個の素
子に照射される光の強度が約半分の１２．５太陽光強度
の光が照射された場合、曲線Ｇは１個の素子に照射され
る光が全く遮断された場合を示している。

尚曲線Ｆ、 Ｇにおいて残りの１４素子については曲線
Ｅの場合と同様２５太陽光強度の光が照射されている。

直線Ｈは負荷線で上記各曲線との交点が動作点となるが
、図から明らがなように全素子に均一光が照射されてい
る場合２．４Ω負荷による出力は１５Ｗであるのに対し
て、１素子に照射される光のみが２５倍集光かられずが
でも低下するとわずかに出変低下した一定値１２．３Ｗ
の出力が取り出される。

即ち入射光量の少ない太陽電池素子においては並列接続
されたバイパスダイオ−、ドを介して出力が取り出され
るため、照射光の減少や光遮断を生じているような素子
が太陽電池装置内に接続されていても、その影響による
出力低下は極めて少なく、出力値はほぼ一定値となる。

上記バイパスダイオードは順電圧降下の小さい整流素子
が好適であるが、このような特性をもつ素子として更に
ショットキーバリアダイオード、ゲルマニウムダイオー
ド等がある。

第６図及び第７図は太陽電池素子１，２・・・にバイパ
スダイオードＩＤ、２Ｄ・・・を並列接続した状態を示
す図で、第６図は通常の樹脂封止或いは金属封止された
シイオード１Ｄが接続されている。

該封止されたダイオードを接続した構造のものは、平板
状の太陽電池素子の形状に対して外形がかなり相違する
ため太陽電池素子としてガラス等のケース内にパッケー
ジする作業が極めて困難になる。

そのため第７図に示す如く、ダイオードチップＩＤ’を
予め太陽電池素子のチップ面積より小さく形成し、該ダ
イオードチップＩＤ’の一方の電極を太陽電池素子の電
極に密着させて接続し、他方の電極をリード線を用いて
並列関係となるように接続することにより太陽電池素子
の形状を大ゆく変化させることもなくバイパスダイオー
ドを結線することができ、該密着された状態でケース内
にパッケージすることにより、実装に際してほとんど支
障がない。

上記実施例は・１５個の太陽電池素子を一列に配置した
太陽電池装置について述べたが、複数個の太陽電池素子
を直列及び並列に接続して構成する装置に本考案を実施
することができる。

以上本考案によれば、複数個の太陽電池素子を直列接続
して所望の起電力を取り出す太陽電池装置において、上
記太陽電池素子に並列にバイパスダイオードを接続する
ことにより、何等がの障害により素子にたとえ光遮断の
ような事態が発生しても、装置としては極めて少ない出
力の低下に留めることができ、簡単な構成で装置の効率
を高めることができる。

特に入射光の強度を高めて照射する太陽電池装置に適用
して顕著な効果を得ることができる。

またバイパスダイオードは半導体チップ型のものを使用
し、太陽電池素子の電極にダイオードチップを直接密着
させて接続するため、たとえダイオードを接続した構造
のものでもほとんど嵩張ることがなく、従来のパッケー
ジ構造に大きな変更を加えることなく過負荷に対する保
護機能を備えた実用的な太陽電池装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はマトリックス状に配置された太陽電池装置の等
価回路図、第２図は同装置の電圧・電流特性図、第３図
は入射光によって動作点が変化することを説明するため
の電圧・電流特性図、第４図は本考案による一実施例を
示す装置の等価回路図、第５図は同実施例の動作説明に
供する電圧・電流特性図、第６図及び第７図は本考案に
よる装置の要部側面図である。 １．２・・・１５：太陽電池素子、ＩＤ、２Ｄ・・・１
５Ｄ：バイパスダイオード、Ｅ：全素子に均一光が照射
された状態の電圧・電流関係曲線、Ｆ：ｌ素子の照射光
強度が半減した状態の電圧・電流関係曲線、Ｇ：１素子
の光が遮断された状態の電圧・電流関係曲線、Ｈ：負荷
線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数個の太陽電池素子を直列接続し、該太陽電池素子に
   バイパスダイオードを接続してなる太陽電池装置におい
   て、太陽電池素子基板の受光面と相対する面に形成され
   た電極に、ダイオードチップの一方の側面を密着させて
   電気的接続し、上記ダイオードチップの他方の面に一端
   を接続した導体の他端を隣接太陽電池素子の電極に接続
   してなることを特徴とする太陽電池装置。